问题背景
你一定会好奇,月球绕着地球做圆周运动,地球又绕着太阳转,太阳绕着银河系…….那么以任意其中一个旋转中心为相对坐标中心,月球的运动轨迹是怎么样的?
假设太阳为中心,那么月球的运动轨迹又是怎么样的呢?
本文将从数学构建坐标系的方法,阐述下任意星体相对其它星体轨迹方程,并运用python matplotlib这个强大的绘图库进行日地月运动模型的模拟
模型构建
现在假设历太阳-地球-月亮这个系统,太阳是旋转中心,地球相对太阳做角速度为 ω1 ω 1 的匀速圆周运动,月球相对地球做 ω2 ω 2 的匀速圆周运动。
以太阳为原点构建三维坐标系, 即太阳坐标点 (x0,y0,z0) ( x 0 , y 0 , z 0 ) = (0,0,0) ( 0 , 0 , 0 )
现假设地球公转的轨道平面(黄道面)在x-y轴平面上。
已知月球的轨道平面(白道面)与黄道面(地球的公转轨道平面)保持著5.145 396°的夹角,即与x-y轴平面呈5.145 396°的夹角
由于与x-y轴平面的夹角可以是任意方向的,为建模方便设月球公转轨道面沿y轴方向向上倾斜5.145 396°且初始状态时:太阳、地球、月球在y-z平面上(后文用 φ φ 表示月球公转轨道平面与地球公转轨道平面的固定夹角)
假设地球公转半径为 r1 r 1 , 月球公转半径为 r2 r 2 ,
对于地球,假设其在t时刻时的坐标为 (x1,y1,z1) ( x 1 , y 1 , z 1 ) ,则有
⎧⎩⎨⎪⎪x1=x0+r1⋅cos(ω1t)y1=y0+r1⋅sin(ω1t)z1=z0+0 { x 1 = x 0 + r 1 ⋅ cos ( ω 1 t ) y 1 = y 0 + r 1 ⋅ sin ( ω 1 t ) z 1 = z 0 + 0

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